更新时间：2024-07-14 09:35
折射光线与法线的夹角叫折射角。其折射情况遵循折射定律。光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，当入射角增加时，折射角随着增加。光从水中或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。当光从空气垂直射入（或其他介质射入），传播方向不改变。
1. 光的折射定律：三线同面，法线居中，空气中角大，光路可逆。
﹙1﹚折射光线、入射光线、法线在同一平面内。
﹙2﹚折射光线和入射光线分居在法线两侧。
﹙3﹚光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，当入射角增加时，折射角随着增加。光从水中或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角．当光从空气垂直射入（或其他介质射入），传播方向不改变。
2. 光的折射规律总结：
（1）三线一面。
（2）两线分居。
（3）两角关系分三种情况：
①入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°；
②光从空气斜射入水等介质中时，折射角小于入射角；
③光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。
3. 应用：从空气看水中的物体，或从水中看空气中的物体看到的是物体的虚像，看到的位置比实际位置高。
折射定律的数学表达式为 sini/sinγ=v1/v2
其中，i是入射角，γ是折射角，v1，v2是两种介质中的光速。
又由于真空中的光速c最大且恒定，故我们可以定义一个新的物理量——折射率，来衡量光从真空射入介质中，传播路径的偏转程度。其定义式为：
n=c/v。
其中，n就是折射率。
对于两种不同的透明材料，将折射率定义式的变形v1=c/n1，v2=c/n2代入折射定律，并约掉真空光速c，我们有
sini/sinγ＝v1/v2＝n2/n1。。
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由于光波是某个特定频段的电磁辐射，因此光必须满足麦克斯韦方程组与伴随的边界条件。其中一条边界条件为，在边界的临近区域，电场平行于边界的分量必须具有连续性。假设边界为xOy平面，则在边界，有
E∥，i(x，y，0)+E∥，r(x，y，0)=E∥，t(x，y，0)。
其中，E∥，i、E∥，r、E∥，t分别为在入射波、反射波、折射波（透射波）的电场平行于边界的分量。
假设入射波是频率为ω的单色平面波，则为了在任意时间满足边界条件，反射波、折射波的频率必定为ω。
设E∥，i、E∥，r、E∥，t的形式为
E∥，i=E∥，i0exp(iki·r-ωt)，
E∥，r=E∥，r0exp(ikr·r-ωt)，
E∥，t=E∥，t0exp(ikt·r-ωt)。
其中，ki、kr、kt分别是入射波、反射波、折射波的波矢量，E∥，0、E∥，r0、E∥，t0分别是入射波、反射波、折射波的波幅（可能是复值）。
为了在边界任意位置（x，y，0）满足边界条件，相位变化必须一样，必须设定
kixx+kiyy=krxx+kryy=ktxx+ktyy。
因此，kix=krx=ktx，kiy=kry=kty。
不失一般性，假设kiy=kry=kty=0，则立刻可以推断第一定律成立，入射波、反射波、折射波的波矢量，与界面的法线共同包含于入射平面。
从波矢量x分量的等式，可以得到
kisinθi=krsinθr。
而在同一介质里，有ki=kr，
于是，第二定律成立，入射角θi等于反射角θr。
应用折射率的定义式：n=c/v=ck/ω，
可以推断第三定律成立：nisinθi=ntsinθt。
其中，nt、θt分别是折射介质的折射率与折射角。
从入射波、反射波、折射波之间的相位关系，就可以推导出几何光学的三条基础定律。
一般来说：对同一束光，θ2空气中＞θ2玻璃中＞θ2水中。